Die Integration von Photovoltaik in Gebäuden findet immer mehr Anwendung begleitet durch den allgemeinen Boom der Solarenergiebranche. Die erneuerbaren Energien sind nicht nur in der Politik ein aktuell diskutiertes Thema und gewinnen stetig an Beliebtheit und Akzeptanz. Es ist allgemein bekannt, dass die fossilen Ressourcen der Erde in absehbarer Zeit aufgebraucht sein werden, womit ein Umschwung zu Alternativen im Laufe der Zeit von ganz alleine kommen wird. Schon heute ist Deutschland eine führende Kraft in der Forschung, Entwicklung und Umsetzung solcher Alternativen, wie etwa die Stromerzeugung durch Photovoltaik. Die Möglichkeiten der Verwendung von Solarzellen zur Stromgewinnung an Gebäuden haben sich stetig weiterentwickelt und verbessert. Die Fassadenintegration wird in unterschiedlichsten Arten in der Baubranche angewandt, führt allerdings oft noch den Ruf mit sich unwirtschaftlich und überteuert zu sein. Worauf diese Behauptungen gründen, wieso sie zustande kommen und wie man sie heute zu bewerten hat, probiere ich in dieser Arbeit zu beantworten.
Die Berechnung der Wirtschaftlichkeit oder Amortisationszeit von PV-Anlagen kann rein finanzmathematisch abgehandelt werden, allerdings können besonders bei großen fassadenintegrierten Anlagen Faktoren auftreten, welche man in keiner Rechung unterbringen kann. Ich werde probieren diese Faktoren darzulegen und zu erklären wie und warum man sie in eine Wirtschaftlichkeitsanalyse einschließen sollte.
Wie man die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikfassaden beschreiben und errechnen kann und welche Probleme dabei auftreten, soll in dieser Diplomarbeit analysiert werden. Um dies sinnvoll tun zu können wird zunächst der Stand der Technik aufgezeigt. Dies beinhaltet die PV-Technik ebenso wie die Fassadentechnik. Anschließend soll anhand einer Literaturstudie geklärt werden, ob und wann es überhaupt Sinn macht Photovoltaik in eine Fassade zu integrieren. Dazu werden Planung- und Entwurfsaspekte durchleuchtet und der Stand der Forschung dargestellt, wobei auch der internationale Vergleich gezogen wird. Weiterführend werden dann die Kosten für die PV-Integration vorgestellt und aufgeschlüsselt. Dafür werden die Angaben mehrerer Autoren entgegengestellt und verglichen. Die gilt auch für den Vergleich unterschiedlicher Fassadenverkleidungen. Auch die Entwicklung der Kosten wird angegeben. [...]
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Stand der Kenntnisse
2.1 Photovoltaik
2.2 Funktionen von Fassaden
2.3 Gebäudeintegrierte Photovoltaik
2.4 Planungs- und Entwurfsaspekte der PV-Gebäudeintegration
2.5 Internationale Kooperationen und Forschungen
2.6 Die Wirtschaftlichkeit einer Fassade
2.7 Förderung
2.8 Potenzialstudien
3. Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung
3.1 Definition Wirtschaftlichkeit
3.2 Investitionsrechnungsmethoden
3.3 Kapitalwertmethode
3.4 Annuitätenmethode
3.5 Dynamische Amortisationsrechnung
4. Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikfassaden
5. Bewertung der Wirtschaftlichkeitsanalyse
6. Fazit
Zielsetzung & Themen
Die Diplomarbeit untersucht die wirtschaftlichen Aspekte fassadenintegrierter Photovoltaikanlagen, um zu analysieren, unter welchen Bedingungen ihre Implementierung sinnvoll ist und welche Faktoren bei einer Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt werden müssen.
- Technologische Grundlagen der Photovoltaik und Fassadentechnik.
- Analyse von Planungsaspekten und Potenzialstudien für die Gebäudeintegration.
- Vergleich verschiedener Wirtschaftlichkeitsberechnungsmethoden (Kapitalwert, Annuitätenmethode, Amortisationsrechnung).
- Bewertung der Kostenstruktur und ökonomischen Rahmenbedingungen durch Literaturstudien und Praxisbeispiele.
Auszug aus dem Buch
2.1 Photovoltaik
Photovoltaik ist die direkte Umwandlung von Licht in einer Solarzelle in elektrische Energie. Der physikalische Effekt, der der Photovoltaik zugrunde liegt, wurde bereits 1839 vom Physiker Becquerel entdeckt, doch erst im Zeitalter der Halbleitertechnik wurde die erste Solarzelle im Jahre 1954 in den USA entwickelt.
Zunächst waren das Mono- und polykristallinen Solarzellen, welche üblicherweise aus Siliziumdioxid SiO2, auch Quarzsand genannt, hergestellt werden. Dieser Rohstoff steht praktisch in unbegrenzter Menge zur Verfügung. Diesem Siliziumdioxid muss zunächst der Sauerstoff entzogen werden, um ein Rohsilizium zu erhalten, welches gemäß BOHNE 2004 für die Verwendung in der Halbleitertechnik geeignet ist. Um einen hohen Reinigungsgrad zu erreichen, wird das Silizium danach aufwendig gereinigt und dann geschmolzen.
Wie man in Abbildung 2-1 erkennen kann, wird das Silizium in unterschiedlichen Produktionsverfahren zu runden, zylinderförmigen Einkristallen oder polykristallinen Blöcken weiterverarbeitet. Nun kann das Material in sehr dünne Scheiben gesägt bzw. geschnitten werden, den so genannten Wafern. Die Diffusion aus Abbildung 2-2 wird später im Text durch den photovoltaischen Effekt genauer erklärt.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Motivation und Zielsetzung der Arbeit zur Analyse der Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikfassaden im Kontext erneuerbarer Energien.
2. Stand der Kenntnisse: Umfassende Darstellung der physikalischen Grundlagen, Fassadentechnologien, Integrationsmöglichkeiten sowie internationaler Forschung und Förderstrategien.
3. Grundlagen der Wirtschaftlichkeitsberechnung: Definition der Wirtschaftlichkeit sowie theoretische Einführung in statische und dynamische Investitionsrechnungsverfahren.
4. Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikfassaden: Anwendung der zuvor erläuterten Methoden anhand konkreter, fassadenintegrierter PV-Anlagen-Beispiele.
5. Bewertung der Wirtschaftlichkeitsanalyse: Kritische Reflexion der Ergebnisse und Diskussion der Faktoren, die neben reinen Investitionskosten eine Rolle spielen.
6. Fazit: Zusammenfassende Bewertung der Potenziale und Hindernisse für den Einsatz von Photovoltaikfassaden sowie ein Ausblick auf die zukünftige Entwicklung.
Schlüsselwörter
Photovoltaik, Fassadenintegration, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Investitionsrechnung, Kapitalwertmethode, Annuitätenmethode, Solarenergie, Gebäudehülle, Erneuerbare Energien, Amortisation, Wirkungsgrad, Stromgestehungskosten, Förderprogramme, Gebäudeintegration, Nachhaltigkeit.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert die Wirtschaftlichkeit der Integration von Photovoltaik-Anlagen in Gebäudefassaden unter Berücksichtigung technischer und finanzieller Faktoren.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Neben der technischen Funktionsweise von PV-Modulen und Fassadensystemen liegen die Schwerpunkte auf Investitionsrechnungsverfahren, dem Einfluss staatlicher Förderung und der Einordnung in Gesamtenergiekonzepte.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist es, aufzuzeigen, wie die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikfassaden beschrieben und errechnet werden kann und unter welchen Voraussetzungen deren Einsatz sinnvoll ist.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Der Autor führt eine Literaturstudie durch und wendet spezifische finanzmathematische Verfahren an, darunter die Kapitalwertmethode, die Annuitätenmethode und die dynamische Amortisationsrechnung.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in eine detaillierte technische Bestandsaufnahme, die Vorstellung theoretischer Berechnungsgrundlagen und deren praktische Anwendung an Beispielanlagen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Kernbegriffe sind Photovoltaik, Fassadenintegration, Investitionsrechnung, Wirtschaftlichkeit, Amortisation und Erneuerbare Energien.
Warum ist die wirtschaftliche Bewertung bei Fassaden komplexer als bei Dächern?
Fassaden weisen im Gegensatz zu Dächern oft eine höhere Individualität auf, was zu höheren Planungskosten führt und eine isolierte wirtschaftliche Betrachtung erschwert, da sie multifunktionale Aufgaben (Schutz, Dämmung, Ästhetik) übernehmen.
Welchen Einfluss hat die staatliche Förderung auf die Wirtschaftlichkeit?
Aufgrund der aktuell hohen Investitionskosten für fassadenintegrierte Anlagen ist die Einspeisevergütung gemäß EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) ein entscheidender Faktor, um die Amortisation innerhalb der Lebensdauer der Anlage zu ermöglichen.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. (FH) Jan Seidel (Autor:in), 2006, Wirtschaftlichkeitsanalyse von Photovoltaikfassaden, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/58696
